Разработана установка для добычи топлива из воздуха с использованием реакции Фишера — Тропша.
На базе немецкого Технологического института Карлсруэ (KIT) к опытной эксплуатации готовится мобильная установка по добыче синтетического топлива из воздуха.
Установка начнёт работать в следующем году с производительностью до 300 литров топлива в сутки. Это последний этап испытаний перед началом коммерческого выпуска установок с производительностью не менее 2000 литров в сутки.
Даром это топливо сделать не получится.
Новая установка по-прежнему контейнерного типа, что подразумевает мобильность платформы. Её можно привезти и запустить в местах добычи электричества в требуемом масштабе.
Основная идея проекта заключается в том, чтобы с пользой использовать пики в возобновляемой энергетике.
Если солнечные и ветряные электростанции начинают выдавать в нагрузку больше требуемого, то эти излишки можно превратить в синтетическое топливо, которое удобно хранить, транспортировать и использовать.
До этого момента опытная установка инженеров KIT вырабатывала в сутки 10 литров синтетического топлива. Новая установка увеличит производительность в 20–30 раз и впервые совместит все этапы производства, от фильтрации из воздуха CO2 до слива в баки готового для использования синтетического горючего.
Произойдёт это в 2022 году, в течение которого выделенная из KIT компания INERATEC будет заниматься вопросами сертификации, получения разрешения на серийное производство установок и созданием пред-серийного образца.
Химические процессы в установке по добыче топлива из воздуха проходят несколько этапов.
За счёт ВИЭ в ходе электролиза производится водород (H2).
Углерод в форме углекислого газа (CO2) добывают с помощью прямой прокачки воздуха через специальные фильтры и на следующем этапе с использованием реакции обратной конверсии водяного пара (RWGS) в сочетании с H2 преобразуют его в синтез-газ (H2/CO).
За счёт точной регулировки соотношения водорода и угарного газа (а новая установка обладает повышенной точностью регулирования процессов), в ходе реакции Фишера — Тропша синтез-газ преобразуется в синтетические углеводороды.
Подбором катализатора можно добиться получения дизельного топлива, бензина, керосина и восков, а также сырья для химической промышленности.
«С оптимизированным реактором RWGS можно более точно контролировать реакции и значительно улучшить процесс, — заявил д-р Тим Бёлткен (Tim Böltken), один из управляющих директоров INERATEC.
Каждый час можно перерабатывать до 3 кг водорода из электролизеров». «Это соответствует потребляемой мощности в 125 кВт и устанавливает новые стандарты во всём мире», — добавил он.
Источник: www.kit.edu
Установка для добычи углеводородного топлива из воздуха
Немцы представили мобильную установку для добычи топлива из воздуха.
Немецкий Технологический институт Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) вместе с партнёрами развернул первую в мире опытную контейнерную установку для добычи топлива из окружающего воздуха.
Такая установка будет решать две главные задачи. Во-первых, очищать атмосферу от насыщения углекислым газом.
Во-вторых, являться аккумулятором для возобновляемой энергетики. Добыча электричества с помощью света, ветра и воды отмечена пиками по своему усмотрению, что заставляет искать средства для аккумуляции электричества во время отсутствия потребителей.
Предложенная установка решает вопрос с аккумуляцией банальным образом ― превращая «зелёное» электричество в жидкое углеводородное топливо.
По словам разработчиков, эффективность установки будет доведена до 60 %.
В настоящий момент опытное решение добывает всего 10 литров топлива в сутки.
На втором этапе будет создана установка с производительностью 200 литров топлива в сутки.
На третьем этапе появится близкая к серийному производству установка мегаватного класса с производительностью от 1500 до 2000 литров топлива в сутки.
Появлению мощных установок будет способствовать то, что все узлы установки модульные и могут наращиваться параллельно.
Опытная установка по производству синтез-углеводородов полностью автономная.
Множество таких контейнеров — установок можно привезти и расположить рядом с добывающей электричество электростанцией.
Топливо получается после четырёх последовательных этапов обработки.
Сначала через сверхчистые специальные пористые фильтры компании Climeworks циклически прогоняется окружающий воздух. Фильтры вбирают углекислый газ и в вакууме под нагревом до 95 °C освобождаются от него, после чего газ откачивается.
На втором этапе с помощью электролитического расщепления углекислого газа по технологии компании Sunfire с одновременным испарением воды создаётся водород и угарный газ.
Смесь газов используется для получения синтетического топлива. В этом виде смесь уже можно использовать для нужд химической промышленности. Эффективность преобразования энергии в сырьё составляет 80 %.
На третьем этапе по технологии с использованием процесса Фишера-Тропша синтетическое топливо преобразуется в молекулы с длинными цепочками углеводорода. Это уже ближе к жидкому топливу, которое используется в современных двигателях внутреннего сгорания.
Преобразование происходит в микроструктурном реакторе на большой площади в малом объёме. Полученное в ходе преобразования тепло используется в первом цикле преобразования и на других этапах получения топлива установкой.
Наконец, на четвёртом этапе топливо подвергается операции гидрокрекинга, которая разрушает часть молекулярных цепочек и приближает характеристики синтетического топлива к таким видам горючего, как дизель, бензин и керосин.
В этом процессе топливо прогоняется через платиново-цеолитовый катализатор, и «зелёная» энергия становится источником мощности для привычных двигателей самолётов, тяжёлого грузового транспорта и судов.
Источник: www.kit.edu
Синтетическое топливо — новая совместная работа системы контейнерных заводов по производству синтетических углеводородов из воздуха.
Установка преобразования энергии в жидкость с оптимизированной конструкцией реактора в Energy Lab 2.0 — производство синтез-газа из CO2 в сочетании с производством топлива.
Использование синтетического топлива может в будущем свести к минимуму выбросы парниковых газов от самолетов и большегрузного транспорта.
Благодаря построенной установке по превращению энергии в жидкость? настраивать? INERATEC, который Карлсруэский технологический институт (KIT) и его дочерняя компания работают вместе в Energy Lab 2.0, это кажется вполне достижимым. Модульная установка размещена в контейнере и планируется к серийному производству компанией INERATEC.
«Это последний шаг на пути к его промышленному использованию», — говорит профессор Роланд Диттмайер из Института микропроцессов KIT.
«Установки такой конструкции внесут свой вклад в повышение устойчивости глобального транспортного сектора и химической промышленности за счет электронного топлива и электронной химии».
Завод расположен в Energy Lab 2.0 на северном кампусе KIT. Он производит синтетическую топливную смесь, называемую синкрудой, из углекислого газа (CO2) и возобновляемого водорода (H2). Затем этот синкруд можно переработать в синтетический керосин, дизельное топливо и бензин.
«Требуются две ступени реактора. Мы впервые соединили их и эксплуатируем с улучшенной конструкцией в масштабе, соответствующем развитию технологий », — говорит Диттмайер. «Мы можем производить до 200 л топлива в день».
Инновационные технологии INERATEC
На одной из ступеней реактора длинноцепочечные углеводороды синкруды производятся из синтез-газа, который в основном состоит из монооксида углерода (CO) и H2, посредством синтеза Фишера-Тропша (синтез FT).
Синтез-газ производят с помощью обратной реакции конверсии водяного газа (RWGS) в другом предшествующем реакторе. Реактор RWGS состоит из микроструктурированных пластин, которые обеспечивают гибкую работу установки и повышают эффективность. Новая конструкция пластины теперь успешно продемонстрирована в совместной работе.
«С оптимизированным реактором RWGS можно более точно контролировать реакции и значительно улучшить процесс», — говорит д-р Тим Бёлткен, один из управляющих директоров INERATEC. Каждый час можно перерабатывать до 3 кг водорода из электролизеров. «Это соответствует потребляемой мощности в 125 киловатт и устанавливает новые стандарты во всем мире.
Серийное производство синтетических углеводородов из воздухана следующем этапе.
Демонстрация реакторной технологии INERATEC RWGS в таком масштабе представляет собой последний важный шаг в университетских исследованиях. Компания планирует в ближайшее время начать серийное производство и быстро поставить недорогую технологию power-to-X за счет дальнейшего масштабирования, стандартизации и воспроизведения. Соответствующий проект IMPOWER2X дочерней компании KIT финансируется Европейским Союзом на 2,5 миллиона евро.
Уже в 2019 году, во время первого этапа финансирования проекта P2X Коперникуса, на KIT был введен в эксплуатацию первый в мире полностью интегрированный завод по производству «топлива из воздуха и зеленой энергии».
Завод производил около 10 л синтетического топлива в день и комбинировал отделение CO2 из воздуха с высокотемпературным электролизом для производства синтез-газа, синтеза FT и переработки продукта в топливо. Теперь, на втором этапе финансирования P2X, эта альтернативная технологическая цепочка будет увеличена до 250 киловатт в Energy Lab 2.0. С 2022 года он будет производить от 200 до 300 литров топлива в день непосредственно из CO2 в воздухе.
Источник: www.kit.edu